[Java] 제어자(modifier) - 접근 제어자와 그 외 제어자(캡슐화)

제어자란

제어자(modifier)는 클래스, 변수 또는 메서드의 선언부와 함께 사용되어 부가적인 의미를 부여한다.

 

접근 제어자: public, protected, default, private
그외 제어자: static, final, abstract, native, transient, synchronized, volatile, strictfp

클래스,멤버변수,메서드에 주로 사용되며 하나의 대상에 여러 제어자를 조합하여 사용하는 것이 가능하다.

단, 접근 제어자는 한 번에 4가지 중 하나만 선택해서 사용할 수 있다.

 

static - 클래스의, 공통적인

static은 '클래스의' 또는 '공통적인'의 의미를 가지고 있다.

인스턴스변수는 하나의 클래스로부터 생성되었더라도 각기 다른 값을 유지하지만,

클래스변수(static 멤버변수)는 인스턴스에 관계없이 같은 값을 가진다.

하나의 변수를 모든 인스턴스가 공유하기 때문이다.

static이 사용될 수 있는 곳 - 멤버변수, 메서드, 초기화 블럭

제어자	대상	의미
static	멤버변수	- 모든 인스턴스에 공통적으로 사용되는 클래스변수가 된다. - 클래스변수는 인스턴스를 생성하지 않고도 사용 가능하다. - 클래스가 메모리에 로드될 때 생성된다.
	메서드	- 인스턴스를 생성하지 않고도 호출이 가능해진다. - static메서드 내에서는 인스턴스멤버들을 직접 사용할 수 없다.

 

final - 마지막의, 변경될 수 없는

final은 '마지막의' 또는 '변경될 수 없는'의 의미를 가지고 있으며 거의 모든 대상에 사용될 수 있다.

fianl이 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 메서드, 멤버변수, 지역변수

제어자	대상	의미
final	클래스	변경될 수 없는 클래스, 확장될 수 없는 클래스가 된다. final 지정 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다.
	메서드	변경될 수 없는 메서드로 오버라이딩을 통한 재정의가 불가능하다.
	멤버변수	값을 변경할 수 없는 상수가 된다.
	지역변수

 

생성자를 이용한 final멤버 변수의 초기화

final이 붙은 변수는 상수이므로 일반적으로 선언과 초기화를 동시에 하지만,

인스턴스변수의 경우 생성자에서 초기화 되도록 할 수 있다.

 

이 기능을 활용하면 각 인스턴스마다 final이 붙은 멤버변수가 다른 값을 갖도록 하는 것이 가능하다.

 

class Card {
	final int NUMBER;		// 상수지만 선언과 함께 초기화 하지 않고
	final String KIND;		// 생성자에서 단 한번만 초기화할 수 있다.
	static int width  = 100;	
	static int height = 250;

	Card(String kind, int num) {	
		KIND = kind;
		NUMBER = num;
	}

	Card() {
		this("HEART", 1);
	}

	public String toString() {
		return KIND +" "+ NUMBER;
	}
}

class FinalCardTest {
	public static void main(String args[]) {
		Card c = new Card("HEART", 10);
//		c.NUMBER = 5;
		System.out.println(c.KIND);
		System.out.println(c.NUMBER);
		System.out.println(c); // System.out.println(c.toString());
	}
}

 

abstract - 추상의, 미완성의

abstract는 '미완성의' 의미를 가지고 있다.

abstract가 사용될 수 있는 곳 - 클래스, 메서드

제어자	대상	의미
abstract	클래스	클래스 내에 추상 메서드가 선언되어 있음을 의미한다.
	메서드	선언부만 작성하고 구현부는 작성하지 않은 추상 메서드임을 알린다.

 

추상 클래스는 '미완성 설계도'이므로 인스턴스를 생성할 수 없다.

abstract class AbstractTest{
	abstract void move();
}

 

이 클래스 자체로는 쓸모가 없지만, 다른 클래스가 이 클래스를 상속받아서 일부의 원하는 메서드만 오버라이딩해도 된다는 장점이 있다. (추상 클래스와 인터페이스는 다른 글로 설명할 것.)

 

접근 제어자(access modifier)

접근제어자란

접근 제어자는 해당하는 멤버 또는 클래스를 외부에서 접근하지 못하도록 제한하는 역할을 한다.

default의 경우 접근 제어자가 안붙어있는 것을 뜻한다.

 

제어자	같은 클래스	같은 패키지	자손클래스	전체
public	o	o	o	o
protected	o	o	o	x
(default)	o	o	x	x
private	o	x	x	x

 

접근 제어자 별로 사용할 수 있는 곳은 다음과 같다.

대상	사용가능한 접근 제어자
클래스	public, (default)
메서드	public, protected, (default), private
멤버변수
지역변수	없음

 

접근 제어자를 이용한 캡슐화

클래스나 멤버, 주로 멤버에 접근 제어자를 사용하는 이유는 클래스 내부에 선언된 데이터를 보호하기 위해서이다.

데이터가 유효한 값을 유지하도록, 또는 비밀번호와 같은 데이터를 외부에서 함부로 변경하지 못하도록 하기 위해서 외부로부터의 접근을 제한하는 것이 필요하다.

 

이것을 데이터 감추기(data hiding)라고 하며, 객체지향 개념의 캡슐화(encapsulation)에 해당하는 내용이다.

 

- 외부로부터의 데이터 보호
- 외부에는 불필요한, 내부적으로만 사용되는, 부분을 감추기 위해

 

생성자의 접근 제어자

생성자에 접근 제어자를 사용함으로써 인스턴스의 생성을 제한할 수 있다.

보통 생성자의 접근 제어자는 클래스의 접근 제어자와 같지만, 다르게 설정할 수도 있다.

 

예를 들어 생성자의 접근 제어자를 private로 지정하면, 외부에서 생성자에 접근이 불가능해서 인스턴스를 생성할 수 없게 된다. 클래스 내부에서만 인스턴스 생성이 가능하다. 대신 인스턴스를 생성해서 반환해주는 public메서드를 제공함으로써 외부에서 이 클래스의 인스턴스를 사용하도록 할 수 있다. 이 메서드는 public인 동시에 static이어야한다.

 

이처럼 생성자를 통해 직접 인스턴스를 생성하지 못하게 하고

public메서드를 통해 인스턴스에 접근하게 함으로써 사용할 수 있는 인스턴스의 개수를 제한할 수 있다.

 

또한, 생성자가 private인 클래스는 다른 클래스의 조상이 될 수 없다.

자손클래스의 인스턴스를 생성할 때 조상클래스의 생성자를 호출해야만 하는데, 생성자 접근 제어자가 private이므로 호출이 불가능하다. 그래서 이럴땐 클래스 앞에 final을 더 추가하여 상속할 수 없는 클래스라는 것을 알리는 것이 좋다.

 

예제

final class Singleton {
	private static Singleton s = new Singleton();
	
	private Singleton() {
		//...
	}

	public static Singleton getInstance() {
		if(s==null) {
			s = new Singleton();
		}
		return s;
	}	

	//...
}

class SingletonTest {
	public static void main(String args[]) {
//		Singleton s = new Singleton();
		Singleton s = Singleton.getInstance();
	}
}

 

제어자의 조합

• 메서드에 static과 abstract를 함께 사용할 수 없다.
  • static메서드는 몸통(내부적인 내용)이 있는 메서드에만 사용할 수 있기 때문이다.
• 클래스에 abstract와 final을 동시에 사용할 수 없다.
  • 클래스에 사용되는 final은 클래스를 확장할 수 없다는 뜻이고, abstract는 상속을 통해 완성되기에 서로 모순된다.
• abstract메서드의 접근 제어자가 private일 수 없다.
  • abstract메서드는 자손클래스에서 구현해줘야하는데 private면 접근이 불가능하기 때문이다.
• 메서드에 private과 final을 같이 사용할 필요는 없다.
  • 접근 제어자가 private인 메서드는 오버라이딩될 수 없기 때문이다. 둘 중에 하나만 사용해도 충분하다.

 

참조

'Java의 정석' 책